常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法

摘要

常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，它由第一液体材料GA、第二液体材料GB与集料GC组成。在0

说明书

技术领域

本发明属于石油沥青类纳米复合材料领域，涉及一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，大跨径正交异性钢桥的建设越来越多，国内学术界和工程界一直十分重视大跨径桥梁建设的关键技术研究，近年来已建设了多做大跨径桥梁，如虎门大桥、江阴长江公路大桥等。大跨径桥梁桥面板大多数采用沥青混合料铺装，一般由防锈层、粘结层、沥青混合料铺装层构成。钢桥面铺装层不同于一般公路沥青混合料铺面，它直接铺设在正交异性钢桥面板上，正交异性钢桥面板的刚度较小，直接决定了钢桥面铺装的性能。尽管大跨径钢桥铺装理论与设计方法有了长足的进展，但由于钢桥面的特殊性导致了钢桥面铺装在使用年限内发生破坏的情况屡见不鲜。因而寻求适合钢桥面沥青铺装材料类型及设计方法，具有重要的理论意义和很强的实用价值。

环氧沥青混凝土铺装由于其强度高，高温时抗塑流和永久变形能力强，低温抗裂性能好，具有极好的抗疲劳性能，具有高度的抵抗化学物质侵蚀的能力，因而成为目前最适合正交异性钢桥面板的一种桥面铺装材料。用环氧沥青混凝土材料铺成的面层，稳定性高，抗疲劳、防开裂及粘合能力强，防滑能力也好。近年来，由于常温拌合可以有效地解决环境污染等诸多热拌环氧沥青混合料带来的问题，此外还可以充分节约能源与成本、达到降低工程造价的目的。尤其是在国内各个地区轨道交通已经大面积建设，钢轨道的铺装也面临着诸多的问题。如在刚轨道铺装的过程中，由于其铺装速度较慢，使得大面积拌合的沥青混合料的容留时间要求极长，此外对沥青混合料的强度要求也较苛刻等。

综上所述，常温条件下拌合的沥青混凝土应运而生。采用常温拌合的聚合物改性沥青混凝土是目前钢桥面与钢轨道等钢结构铺装的一种新形式，适用于任何天气和环境，且材料不需加热，使用方便。本发明的目的就在于，研制出一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土材料，常温拌合后可以直接在钢桥面或钢轨道等钢结构表面进行铺装，混凝土的各方面性能优异。常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土，不受气温的影响，可在冬季使用。同时，常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土在拌合摊铺的过程中，不需任何加热设备，可达到节约能源，保护环境，无需搭建拌和站，有效解决了在市区及繁华中心地区的钢结构铺装问题，同时还可以达到降低工程造价的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法。

本发明是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，其步骤为：

（1）第一液体材料GA的制备步骤：将基质沥青加热到135^oC，加入纳米插层剂后进行搅拌，缓慢加入溶剂后继续搅拌2～4h，待温度降至30～50^oC后，加入改性环氧树脂，剪切2～4h后，得到第一液体材料GA；

（2）第二液体材料GB的制备步骤：将基质沥青加热到135^oC，缓慢加入溶剂后继续搅拌2～4h，待温度降至30～50^oC后，加入作为固化剂的改性环氧树脂，剪切2～4h后，得到第二液体材料GB；

（3）准备集料GC：集料为石灰岩，或者安山岩，或者辉绿岩，或者玄武岩，或者砂岩，或者花岗岩，或者以上几种的混合物；

（4）第一液体材料GA与第二液体材料GB按1:0.6～1.4的质量比进行混合，向集料GC加入第一液体材料GA与第二液体材料GB的混合物，加入第一液体材料GA与第二液体材料GB的混合物的总质量，为集料GC质量的3%～15%。

具体实施方式

本发明是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，其步骤为：

（1）第一液体材料GA的制备步骤：将基质沥青加热到135^oC，加入纳米插层剂后进行搅拌，缓慢加入溶剂后继续搅拌2～4h，待温度降至30～50^oC后，加入改性环氧树脂，剪切2～4h后，得到第一液体材料GA；

（2）第二液体材料GB的制备步骤：将基质沥青加热到135^oC，缓慢加入溶剂后继续搅拌2～4h，待温度降至30～50^oC后，加入作为固化剂的改性环氧树脂，剪切2～4h后，得到第二液体材料GB；

（3）准备集料GC：集料为石灰岩，或者安山岩，或者辉绿岩，或者玄武岩，或者砂岩，或者花岗岩，或者以上几种的混合物；

（4）第一液体材料GA与第二液体材料GB按1:0.6～1.4的质量比进行混合，向集料GC加入第一液体材料GA与第二液体材料GB的混合物，加入第一液体材料GA与第二液体材料GB的混合物的总质量，为集料GC质量的3%～15%。

根据以上所述的常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，在第一液体材料GA的制备中，基质沥青为100份，纳米插层剂为3～20份，溶剂为20～50份，改性环氧树脂为100～150份。

根据以上所述的常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，在第一液体材料GA的制备中，纳米插层剂为有机膨润土，或者是有机凹凸棒石，或者是有机白土，或者是有机高岭土，或者是以上几种的混合物。

根据以上所述的常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，在第二液体材料中GB的制备中，基质沥青为100份，溶剂为20～50份，改性环氧树脂为100～150份。

根据以上所述的常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的制备方法，溶剂为煤油，或者是柴油，或者是汽油，或者是石脑油，或者是芳烃油，或者是石油稠油，或者是以上几种的混合物。

下面用更为具体的实施例进一步展开本发明。

以下油石比是指第一液体材料GA与第二液体材料GB的重量的总和与集料C的重量比。

实施例1：按重量称取100份基质沥青，10份有机膨润土，30份煤油与100份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，40份煤油与100份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的石灰岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比7%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验

抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

（2）高温稳定性性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

（3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

（4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

 由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。

  实施例2：按重量称取100份基质沥青，5份有机膨润土，5份有机白土，30份柴油与100份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，40份柴油与100份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的安山岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比8%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验：抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

（2）高温稳定性性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

（3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

（4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

 

由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。

  实施例3：按重量称取100份基质沥青，5份有机膨润土，5份有机白土，5份有机高岭土，20份煤油，20份柴油与100份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，20份煤油，30份柴油与120份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的辉绿岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比7%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验：抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

（2）高温稳定性性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

（3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

（4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

 

由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。

  实施例4：按重量称取100份基质沥青，5份有机凹凸棒石，10份有机白土，20份石脑油与120份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，20份石脑油与150份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的玄武岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比8%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验：抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

 （2）高温稳定性性能测试 ：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

 （3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

 （4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

 由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。

 实施例5：按重量称取100份基质沥青，10份有机膨润土，10份有机凹凸棒石，10份煤油，10份柴油与120份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，10份煤油，10份柴油与150份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的砂岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比7%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验：抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

（2）高温稳定性性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

（3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

（4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。

 实施例6：按重量称取100份基质沥青，10份有机膨润土，5份有机凹凸棒石，5份有机白土，30份煤油，20石脑油与100份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，10份石脑油与150份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的花岗岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比8%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验：抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

（2）高温稳定性性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

（3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

（4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

 由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。

 实施例7：按重量称取100份基质沥青，20份有机膨润土，30份柴油，20汽油与100份自制改性环氧树脂，制备第一液体材料GA；按重量称取100份基质沥青，10份石脑油与150份自制固化剂，制备第二液体材料GB；

准备集料GC：按重量称取1200g的石灰岩集料，与液体材料GA与GB的总质量按照油石比9%混合后，对其进行路用性能测试评价。

（1）浸水、冻融马歇尔强度试验：抗水损害能力是常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土的重要评价指标。目前，对于桥面铺装还没有国标与行标参考，考虑到铺装面层对钢结构面板的保护等，要求钢桥面铺装层的沥青混合料空隙率≤3%。对于评价铺装面层水稳定性破坏的方法，采用浸水马歇尔试验法。试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，击实次数为双面各50次。

 

（2）高温稳定性性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：在60.0±1^oC，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙动稳定度试验结果分别见表3-6所示。

 

（3）低温抗裂性能测试：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表3-7所示。

 

最大载荷跨中挠度抗弯拉强度劲度模量破坏应变1542.7N0.607mm12.6MPa3951.8MPa3186.8με

（4）渗水性能检测：试验标准依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的相关试验，用轮碾机成型试件，脱模架起进行渗水试验。

 由以上数据分析可知，一种常温钢结构铺装用聚合物改性沥青混凝土各项指标也有优异，可达到热拌环氧沥青混合料的指标要求。